JP5138691B2 - Electrostatic actuator - Google Patents

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高橋  功
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アルプス電気株式会社
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    • H01L41/09Piezo-electric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. actuators, vibrators
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    • H02N2/04Constructional details
    • H02N2/043Mechanical transmission means, e.g. for stroke amplification

Description

本発明は、電気活性ポリマー(EAP: Electro Active Polymer)の1つに位置付られる、弾性エラストマを誘電体とした静電アクチュエータに係わり、特に垂直方向に大きな変位を得ることが可能な静電アクチュエータに関する。 The present invention is an electroactive polymer (EAP: Electro Active Polymer) is attached positioned one relates elastic elastomer to the electrostatic actuator as a dielectric, in particular vertical possible to obtain a large displacement electrostatic actuator on.

平行平板型の静電アクチュエータ素子は、通電することで電極と垂直方向に変位が得られる。 The electrostatic actuator element parallel plate type displacement electrode and the vertical direction is obtained by energizing.

下記の特許文献1には、リボン状の電極フィルムを板厚方向に交互に複数段重ねてサンドイッチ構造とした平行平板型に属する静電アクチュエータが記載されている。 Patent Document 1 below, the electrostatic actuator belonging to a parallel plate type in which a sandwich structure superimposed a plurality of stages are alternately ribbon electrode film in the thickness direction is described.

この静電アクチュエータでは、板厚方向に対向する第1電極と第2電極との間に電位差を与えると、これらの電極間に静電引力が作用して互いの対向電極間距離が縮む方向に変位する。 In this electrostatic actuator, when a potential difference is applied between the first electrode and the second electrode facing the thickness direction, it acts electrostatic attraction between the electrodes in the contracting direction distance between each other of the opposing electrode displacement to. 前記対向電極間距離の縮み変位量の積算値が、静電アクチュエータ全体的の変位量(ストローク)となる。 The integrated value of the contraction displacement of the distance between the electrodes facing each other becomes the displacement of the electrostatic actuator overall (stroke).
特開2001−268948号公報 JP 2001-268948 JP

しかし、このようなアクチュエータは駆動原理上厚み方向のストローク(変位量)はアクチュエータの厚み寸法以上にはならず、厚み方向にストロークを得るためにはアクチュエータ全体が厚くなってしまい、薄型化または小型化し難いという課題があった。 However, such actuators are not the driving principle thickness direction of the stroke (displacement) is more than the thickness dimension of the actuator, in order to obtain a stroke thickness direction causes the entire actuator becomes thicker, thinner or smaller there was a problem that hardly turned into is.

また厚み方向にストロークを得るために、アクチュエータを構成する対向電極間の距離を広げると、高い駆動電圧が必要になる。 In order to obtain a stroke in the direction of thickness, when increasing the distance between the opposing electrodes of the actuators, require a high driving voltage. しかし、駆動電圧の高圧化は、耐圧や帯電、安全対策など配線を含む回路負担につながり高コスト化の原因となる。 However, the high pressure of the driving voltage, the breakdown voltage and the charging, causing high cost leads to a circuit load including the wiring and safety measures. さらには、電極間に配置される弾性エラストマ自体の絶縁性の確保、或いは、絶縁耐圧限界によって、設計が制約されるという問題も生じる。 Furthermore, securing the insulating elastic elastomer itself, which is disposed between the electrodes, or by the withstand voltage limit, resulting a problem that the design is constrained.

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、アクチュエータ全体の厚みを大きくすることなく、簡単且つ安価な構成で、十分なストローク(変位量)が得られるようにした静電アクチュエータを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the conventional problems described above without increasing the thickness of the entire actuator, a simple and inexpensive construction, the electrostatic actuator sufficient stroke (displacement) is to be obtained It is an object of the present invention to provide.

また本発明は、駆動電圧を高圧化しなくとも厚み方向のストロークを確保できるようにした静電アクチュエータを提供することを目的としている。 The present invention aims to provide an electrostatic actuator to be able to ensure the stroke of the thickness direction drive voltage even without high pressure.

本発明の静電アクチュエータは、弾性エラストマおよび前記弾性エラストマの両面に配置された一対の電極を備えるとともに前記一対の電極間に働く静電力に応じて駆動される駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部のストロークを増幅する作動子と、を有し、 Electrostatic actuator of the present invention includes a driving part driven in response to an electrostatic force acting between the pair of electrodes provided with a pair of electrodes disposed on both sides of the elastic elastomer and the elastic elastomer, connected to the drive unit is, have a, an actuating element for amplifying the stroke of the drive unit,
前記作動子が梃子を構成しており、梃子の力点側となる前記作動子の一端が前記駆動部の前記一対の電極の間に設けられ、梃子の作用点側となる前記作動子の他端が前記駆動部の外側に設けられていることを特徴とするものである。 Wherein and operating element are configured to leverage, one end of the operating element as a lever force point side is provided between the pair of electrodes of the driving unit, the other end of the operating element as a leverage point side There is characterized in that is provided outside of the drive unit.

本発明では、梃子の原理を用いた簡単且つ安価な構成により、全体の厚み寸法を大きくなることのない薄型の静電アクチュエータとすることができる。 In the present invention, by a simple and inexpensive structure using the principle of leverage, it can be an electrostatic actuator never increase the overall thickness thin.

上記においては、前記作動子が梃子を構成しており、梃子の力点側となる前記作動子の一端が前記駆動部の前記一対の電極の間に設けられ、梃子の作用点側となる前記作動子の他端が前記駆動部の外側に設けられているものである。 In the above, and the operating element constitutes a lever, one end of the operating element as a lever force point side is provided between the pair of electrodes of the driving portion, a leverage point side said actuation in which the other end of the child is provided outside of the drive unit.

上記手段では、薄型であっても大きな変位量を得ることができる。 By this configuration, it is possible to obtain a large displacement even thin.
上記においては、前記作動子が円弧状に形成され、該円弧の一端に前記駆動部の駆動力が伝達されるものが好ましい。 In the above, the operating element is formed in an arc shape, which driving force of the driving unit on one end of the arc is transferred is preferred.

上記手段では、作動子のアームの長さが必要以上に長くなることがない。 With the above means, not be longer than necessary length of the arm of the actuator. このため、静電アクチュエータを小型化することができる。 Therefore, it is possible to reduce the size of the electrostatic actuator.

また前記一方の電極と前記作動子の一端とがヒンジまたは接続テープを介して連結されるものが好ましい。 Also those with one end of said operating element and said one electrode is connected via a hinge or connecting tape is preferred.

上記手段では、動作中における電極と作動子との間の連結状態を安定化させることができ、作動子が確実に動作されるようにすることが可能となる。 With the above means, it is possible to stabilize the connection state between the electrode and the operating element during operation, it is possible to ensure actuator is operated reliably.

また前記作動子が絶縁材料で形成されているが好ましく、より好ましくは前記作動子の一部が前記駆動部の内部に位置し、前記駆動部が駆動された際に前記電極同士が接触することを防ぐ絶縁維持部とされるものである。 Although the operating element is formed of an insulating material, and more preferably located within a portion of the operating element is the driving part, the electrodes are to be contacted when said drive unit is driven those that are insulated holding section to prevent.

上記手段では、一方の電極と他方の電極との間に作動子を常に介在させることができるため、静電引力によって互いの電極間距離が狭まったとしても、この間の絶縁性を確保することができ、短絡などの発生を確実に防止できる。 In the above-described means, since it is possible to always interposed operating element between the one electrode and the other electrode, even narrowed the distance between each other of the electrode by electrostatic attraction, to ensure the meantime insulating can, it is possible to reliably prevent the occurrence of such a short circuit.

さらには、前記作動子が複数設けられているものが好ましい。 Furthermore, what the operating element is provided with a plurality is preferable.
上記構成でも、絶縁性を高めることができ、短絡の発生を未然に防止できる。 In the above configuration, it is possible to enhance the insulation property, thereby preventing the occurrence of a short circuit from occurring. また各作動子に駆動対象物を載置することができ、例えば駆動対象物の水平姿勢を維持しつつ上下方向に昇降移動させることができる。 Also it is possible to place the driven object in each operating element can be moved up and down in the vertical direction, for example while maintaining the horizontal attitude of the driven object.

また、前記駆動部が多段に重ねられており、下層側の駆動部を形成する電極と上層側の駆動部を形成する電極との間に前記作動子が設けられるものとすることができる。 Furthermore, the provided driver is multi-tiered, it can be assumed that the operating element between the electrodes forming the drive portion of the electrode and the upper side to form a driving portion of the lower side is provided.
上記手段では、より大きな駆動力で安定的に作動子を駆動させることができる。 By this configuration, it is possible to drive the stable operating element with larger driving force.

本発明では、静電アクチュエータ全体の厚みを大きくすることなく、簡単且つ安価な構成で、十分な変位量を得ることができる。 In the present invention, without increasing the thickness of the entire electrostatic actuator, a simple and inexpensive configuration, it is possible to obtain a sufficient amount of displacement.

また本発明は、駆動電圧の高圧化を防ぐことにより、絶縁性の諸問題を解消してコストの削減を図ることが可能となる。 The present invention, by preventing the high pressure of the driving voltage, it is possible to reduce the cost by eliminating the insulating problems.

図1は本発明の第1の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)を示している。 Figure 1 is a sectional view of an electrostatic actuator of a first embodiment of the present invention, (A) an initial state before operation (Nesoberi posture), (B) shows a operational state (rising posture) there.

図1(A)に示すように、本発明の実施の形態に示す静電アクチュエータ1は、平行平板型の対向電極11,12を有し、これらの一対の対向電極間に弾性エラストマ14を備えた三層構造からなる積層体を有している。 As shown in FIG. 1 (A), the electrostatic actuator 1 shown in the embodiment of the present invention has a counter electrode 11, 12 of the parallel plate type, provided with a resilient elastomer 14 between these pair of opposed electrodes and a stack of three-layer structure. 前記一方の対向電極11、前記他方の対向電極12およびこれらの間に設けられた弾性エラストマ14からなる積層体は、静電アクチュエータ1の駆動部10を構成している。 Laminate comprising said one of the opposing electrode 11, the other opposing electrode 12 and the elastic elastomer 14 provided therebetween constitute a driving portion 10 of the electrostatic actuator 1.

前記弾性エラストマ14は、例えばシリコーンゲルのような弾性を有する半流動性の部材で構成することもできるし、あるいは流動性部材を袋体で封止するようにした構成とすることもできる。 The elastic elastomer 14, for example may be constituted by semisolid member having elasticity, such as silicone gel, or may be configured to fluidity member so as to seal in the bag. いずれにしても、一対の対向電極11、12間の絶縁耐圧を維持するためには、前記半流動性部材または流動性部材は絶縁率の高い材質のものが好ましい。 Anyway, in order to maintain the dielectric strength between the pair of opposed electrodes 11 and 12, the semi-solid member or flowable member preferably has a high insulation rate material.

前記一方の対向電極11と他方の対向電極12との間には作動子20が設けられている。 Actuator 20 is provided between the counter electrode 11 and the other opposing electrode 12 of the one. 前記作動子20はアクリルやプラステックなど絶縁性を備えた材料で形成されている。 The actuator 20 is formed of a material having an insulating property such as acrylic, plus TEC. 前記作動子20の形状は棒状または板状に近いが、その断面形状はL型や直線状ではなく、やや円弧状にカールした形状をしている。 Is close to the actuator 20 of the shape of the rod-like or plate-like, the sectional shape is not a L-type or linear shape, and a shape curled slightly arcuate. このため、作動子20のアーム部分の長さが必要以上に長くなることがなく、この点で小型化に適したものとすることが可能である。 Therefore, no be longer than necessary length of the arm portion of the actuator 20, it is possible to be suitable for downsizing in this respect.

前記作動子20は梃子の原理を用いて駆動される。 The actuator 20 is driven using the principle of leverage. すなわち、前記作動子20は、対向電極11,12に向く一方の端部21に力点を有し、対向電極11,12から外側に突出する他方の端部22に作用点を有している。 That is, the actuator 20 includes a power point at one end 21 facing the counter electrodes 11 and 12, has a point of action on the other end portion 22 protruding from the counter electrode 11, 12 on the outside. そして、他方の対向電極12に接している部分が支点23である。 Then, it is the fulcrum 23 parts in contact with the other opposing electrode 12. 図1(A)に示す初期状態では、前記作動子20が、水平方向に沿って寝そべるような姿勢で設けられている。 In the initial state shown in FIG. 1 (A), the actuator 20 is provided in a position that lie flat along the horizontal direction.

前記作動子20は、前記支点側が前記他方の対向電極12に対して回動自在に支持される構成が好ましい。 The actuator 20 is configured to the fulcrum side is rotatably supported with respect to the other opposing electrode 12 is preferred. また作動子20は、略「く」の字形状に折れ曲がった形状であってもよく、この場合には、前記折れ曲がった部分が前記支点23となる。 The actuator 20 may be a shape which is bent in shape of substantially "V", in this case, the bent portion becomes the fulcrum 23.

前記駆動部10を形成する一方の対向電極11と他方の対向電極12とは電源に接続されており、通電状態にすることで両電極間に所定の駆動電圧が印加されるようになっている。 And one counter electrode 11 and the other opposing electrode 12 forming the driving portion 10 is connected to a power source, a predetermined drive voltage between the electrodes is adapted to be applied by the energized .

通電状態にして所定の駆動電圧を与えると、前記対向電極11,12間に静電引力が発生し、対向電極間距離dが前記弾性エラストマが有する弾性力に抗しながら圧縮させられる方向に変位させられる。 When in the energized state providing a predetermined driving voltage, the displacement the counter electrode electrostatic attraction is generated between 11 and 12, in a direction between the opposing electrodes distance d is then compressed while resisting the elastic force possessed by the resilient elastomeric provoking. このとき、弾性エラストマは、面積が広がる方向(圧縮方向と交差する水平方向)に変位させられる(扁平状態)。 At this time, the elastic elastomer, is displaced in a direction (horizontal direction crossing the compression direction) area spreads (flat state).

前記対向電極間距離dが狭められる過程では、前記一方の対向電極11が前記作動子20の力点側の前記一方の端部21を図示Z2方向に加圧する。 Wherein the distance between the electrodes facing each other process d is narrowed, the one of the opposing electrode 11 is pressurizing the one end portion 21 of the force point side of the actuator 20 in the Z2 direction. これにより、前記作動子20は支点23を中心に図示反時計回りに回動するため、作用点側の他方の端部22を図示Z1方向に持ち上げることができる。 Thus, the actuator 20 for rotating the illustrated counterclockwise direction about the fulcrum 23, it is possible to lift the other end portion 22 of the working point-side in the Z1 direction. すなわち、作動子20全体を立ち上がり姿勢に設定することができ、駆動電圧を印加し続ける限り、前記立ち上がり姿勢を維持することが可能である。 That is, it is possible to set the entire actuator 20 to rise position, as long as the continuously applied drive voltage, it is possible to maintain the rising posture.

このとき、駆動部10では、対向電極11がわずかなストローク量だけ対向電極12側に移動するだけで、作動子20を大きく動作させることが可能である。 At this time, the drive unit 10, only the counter electrode 11 is moved by the counter electrode 12 side small stroke, it is possible to operate a large actuator 20. この点で、作動子20は駆動部10が駆動する時のストローク量を増大させる増幅機能を有している。 In this regard, actuator 20 has an amplification function to increase the stroke amount when the driving unit 10 is driven.

このように、本願発明の静電アクチュエータ1では、梃子の原理を用いることにより、積層体からなる駆動部10を板厚方向に重ねなくとも、すなわち薄型のままでも大きなストローク量(変位量)を得ることができる。 Thus, in the electrostatic actuator 1 of the present invention, by using the principle of leverage, without overlapping the drive unit 10 composed of a laminate in the thickness direction, namely a large stroke can leave a thin (displacement amount) it is possible to obtain. ただし、後述するように、より大きな駆動力を得るために駆動部10を板厚方向に重ねる構成を否定するものではない。 However, as described later, it does not deny the configuration overlapping the driving portion 10 in the thickness direction to obtain a larger driving force.

図1(B)に示す動作状態では、常に作動子20の一方の端部21が前記対向電極11と対向電極12との間に介在する。 In the operation state shown in FIG. 1 (B), always one end 21 of the actuator 20 is interposed between the counter electrode 11 and the counter electrode 12. このため、前記対向電極11と対向電極12との間の電気的な接触(短絡)を避けることが可能である。 Therefore, it is possible to avoid the electrical contact (short circuit) between the counter electrode 11 and the counter electrode 12. すなわち、対向電極11と対向電極12との間の絶縁を維持することができる。 That is, it is possible to maintain the insulation between the counter electrode 11 and the counter electrode 12.

次に、本発明の第2の実施の形態および第3の実施の形態について説明する。 Next, a description will be given of a second embodiment and a third embodiment of the present invention.
図2は第2の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)を示している。 Figure 2 is a sectional view of an electrostatic actuator according to a second embodiment shows (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture). また図3は第3の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)を示している。 The Figure 3 is a sectional view of an electrostatic actuator according to a third embodiment, shows (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture).

図2(A)に第2の実施の形態として示す静電アクチュエータ2も、弾性エラストマ14とその両面に対向配置された前記一対の対向電極11,12とによる駆動部10を有している。 Electrostatic actuator 2 shown as the second embodiment in FIG. 2 (A) also has a drive portion 10 by the elastic elastomer 14 and the pair of opposed electrodes 11 and 12 disposed opposite to both surfaces.

また静電アクチュエータ2は、前記一方の対向電極11の端部にヒンジ35が設けられている。 The electrostatic actuator 2, the hinge 35 is provided at an end portion of the one of the opposing electrode 11. そして、前記ヒンジ35に対して、前記作動子30の一方の端部31が回動自在に取り付かれている。 Then, with respect to the hinge 35, one end 31 of the actuator 30 is possessed rotatably. この実施の形態における作動子30の断面は円弧状をしており、円弧状の外面側が他方の対向電極12上に載置されている。 Cross-section of the actuator 30 in this embodiment has an arc-shaped, arc-shaped outer surface is placed on the other opposing electrode 12. この実施の形態では、一方の端部31側の前記ヒンジ35が梃子の力点として安定的に機能し、他方の端部32が作用点として機能する。 In this embodiment, stably functioning the hinge 35 at one end 31 side as a lever of the force point, the other end portion 32 functions as a working point. また作動子30の前記円弧の外面が梃子の支点として作用する。 Also the circular arc of the outer surface of the actuator 30 acts as a lever fulcrum.

図2(B)に示すように、対向電極11,12間に所定の電圧を印加すると、上記同様に電極間距離が狭められる。 As shown in FIG. 2 (B), when a predetermined voltage is applied between the opposed electrodes 11 and 12, similarly to the above distance between the electrodes is narrowed. このとき、ヒンジ35が、一方の対向電極11とともに他方の対向電極12に接近させられる。 At this time, the hinge 35 is with one of the opposing electrode 11 is brought close to the other of the opposed electrode 12. このため、前記作動子30は、円弧状の外面を支点として前記他方の対向電極12の表面を転がり、図示反時計回りに回動させられる。 Therefore, the actuator 30, the rolling surface of the other opposing electrode 12 an arcuate outer surface as a fulcrum, is pivoted in the counterclockwise. よって、この静電アクチュエータ2においても、上記同様に他方の端部32がZ1方向に持ち上げられる立ち上がり姿勢に設定することができる。 Therefore, in this electrostatic actuator 2, in the same manner as described above other end portion 32 can be set to a rising posture lifted in the Z1 direction.

また図3(A)に第3の実施の形態として示す静電アクチュエータ3では、円弧状の作動子30に代えて、略「く」の字形状からなる作動子40を設けた点が相違している。 Further, in the electrostatic actuator 3 shows a third embodiment in FIG. 3 (A), instead of the arc-shaped actuator 30, a point having a actuator 40 comprising a shape substantially "V" are different ing.

前記作動子40では、力点側となる作動子40の一方の端部41がヒンジ35を介して一方の対向電極11に連結されている。 In the actuator 40, one end 41 of the actuator 40 serving as a force point side is connected to one of the opposing electrode 11 through a hinge 35. また前記作動子40は、他方の端部42および屈曲部43を他方の対向電極12に向けた状態で取り付けられている。 Also, the actuator 40 is attached in a state with its other end 42 and the bent portion 43 to the other of the opposed electrode 12. 初期状態においては、屈曲部43は他方の対向電極12に接してしてもよいし、離れた構成であってもよいが、少なくとも一方の対向電極11の下降動作が完了するまでの間に、前記屈曲部43が他方の対向電極12に接する構成である。 In the initial state, until to the bent portion 43 may be in contact with the other opposing electrode 12, may be configured apart, lowered operation of at least one of the opposing electrode 11 is completed, the bent portion 43 is configured to contact with the other opposing electrode 12.

第3の実施の形態においても、対向電極11,12間に所定の駆動電圧を印加されて対向電極間距離が狭まると、ヒンジ35が一方の対向電極11とともに他方の対向電極12に接近する。 In the third embodiment, when it is applied a predetermined drive voltage between the opposing electrodes 11 and 12 the distance between the counter electrodes narrows, the hinge 35 is close with one of the opposing electrode 11 on the other opposing electrode 12. これにより、前記作動子40は屈曲部43を支点として反時計回り方向に回動させられる。 Thus, the actuator 40 is rotated in the counterclockwise direction a bent portion 43 as a fulcrum. よって、この静電アクチュエータ3においても、上記同様に作動子40の他方の端部42を図示Z1方向に持ち上げることができる。 Therefore, in this electrostatic actuator 3, it can be lifted in the same manner as described above and the other end 42 of the actuator 40 in the Z1 direction.

第2および第3の実施の形態においても、駆動部10を構成する対向電極11をわずかなストローク量だけ対向電極12側に移動させるだけで、作動子20を大きく動作させることができ、作動子30は駆動部10が駆動する時のストローク量を増大させる増幅機能を有する。 In the second and third embodiments, alone, can be operated greatly actuator 20 is moved by the counter electrode 12 side small stroke the counter electrode 11 constituting the driving unit 10, actuator 30 has an amplifying function of increasing the stroke amount when the driving unit 10 is driven.

図4は本発明の第4の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)を示している。 Figure 4 is a sectional view of an electrostatic actuator according to a fourth embodiment of the present invention, it shows the (A) Initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture) there.

第4の実施の形態として示す静電アクチュエータ4では、断面形状が略S字形状からなる作動子50が複数設けられている点で、上記各実施の形態と相違している。 In the electrostatic actuator 4 shows a fourth embodiment, in that the actuator 50 which cross section a substantially S-shape is provided with a plurality, is different from the above embodiments.

前記作動子50は、力点側となる一方の端部51は小さな曲率半径(大きな曲率)で形成され、作用点側となる他方の端部52は大きな曲率半径(小さな曲率)で形成されている。 The actuator 50, the one end portion 51 serving as a force point side is formed with a small radius of curvature (large curvature), the other end portion 52 serving as a working point side is formed with a large radius of curvature (small curvature) .

図4(A)に示す初期状態では、作動子50は寝そべり姿勢にあり、前記一方の端部51側が一方の対向電極11の下面に当接させられている。 In the initial state shown in FIG. 4 (A), actuator 50 provided in Nesoberi posture, the one end portion 51 side of the have been brought into contact with the lower surface of one of the counter electrode 11.

なお、一方の対向電極11と他方の対向電極12との間に設けられた弾性エラストマ14は圧縮されていない自然の状態にある。 Incidentally, the elastic elastomer 14 provided between one of the opposed electrode 11 and the other opposing electrode 12 is in the natural state that is not compressed.

初期状態の静電アクチュエータ4を通電状態に設定し、前記一対の対向電極11,12間に所定の駆動電圧を印加すると、前記電極間に発生する静電引力に応じて電極間距離が狭まり、前記一方の端部51,51側が下方(Z2方向)に加圧される。 The electrostatic actuator 4 in the initial state is set to the conduction state, when a predetermined driving voltage is applied between the pair of opposing electrodes 11 and 12, narrowed the distance between the electrodes in response to the electrostatic attractive force generated between the electrodes, the one end portion 51 side of the is pressurized downward (Z2 direction). その結果、前記作動子50,50は他方の端部52,52が図示上方に持ち上げられるようにそれぞれ回転させられる。 As a result, the actuator 50, 50 is the other end portion 52, 52 are rotated respectively so as to be lifted upward in the drawing. よって、この静電アクチュエータ4においても、上記同様に作動子50を立ち上がり姿勢に設定することが可能であり、このとき大きな変位を得ることができる。 Therefore, in this electrostatic actuator 4, it is possible to set the same way actuator 50 to rise posture, it is possible to obtain a large displacement at this time. この点で、作動子50は駆動部10が駆動する時のストローク量を増大させる増幅機能を有する。 In this regard, actuator 50 has an amplifying function of increasing the stroke amount when the driving unit 10 is driven.

また図4(B)に示すように、駆動部10の両端において、常に一方の対向電極11と他方の対向電極12との間に絶縁材料で形成された前記作動子50,50の一方の端部51,51をそれぞれ介在させることが可能となる。 Further, as shown in FIG. 4 (B), at both ends of the drive unit 10, always one end of the actuator 50, 50 made of an insulating material between one of the opposed electrode 11 and the other opposing electrode 12 the parts 51 and 51 it is possible to respectively interposed. よって、一方の対向電極11と他方の対向電極12との間に常に一定の隙間を形成することが可能となり、この間の絶縁破壊や短絡を確実に防止することができる。 Therefore, it is possible to form a constantly fixed gap between one of the opposed electrode 11 and the other opposing electrode 12 becomes possible to reliably prevent the meantime of breakdown or short-circuit. すなわち、力点側となる一方の端部51は、一方の対向電極11と他方の対向電極12との間の短絡を防止する絶縁維持部を構成している。 That is, one end portion 51 of the force point side, constitutes the insulation maintaining portion for preventing a short circuit between one of the opposed electrode 11 and the other opposing electrode 12.

図5は、本発明の第5の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図である。 Figure 5 is a cross-sectional view of an electrostatic actuator according to a fifth embodiment of the present invention.
図5に示す静電アクチュエータ5では、駆動部10が二段に積み重ねられた多段型の積層体として形成されている点で相違している。 In the electrostatic actuator 5 shown in FIG. 5, the drive unit 10 is different in that it is formed as a laminate of multistage stacked in two stages. すなわち、静電アクチュエータ5では、駆動部10が、対向電極11と対向電極12との間に第1の弾性エラストマ14Aが設けられ、対向電極12と対向電極13との間に第1の弾性エラストマ14Bを有する構成である。 That is, in the electrostatic actuator 5, the drive unit 10, the first elastic elastomer 14A is provided between the counter electrode 11 and the counter electrode 12, first elastic elastomer between the counter electrode 12 and the counter electrode 13 14B is a configuration with. 前記作動子20の一方の端部21は、最上段に設けられた対向電極11の端部に対向配置するように配置され、支点は最下段に位置する前記対向電極13に設定されている。 One end 21 of the actuator 20 is disposed so as to face located at the end of the counter electrode 11 provided on the top, the fulcrum is set to the counter electrode 13 positioned at the bottom. なお、作動子20の一方の端部21と最上段の対向電極11との間は、接着テープTなどを用いることにより連結されている。 Note that between one end 21 and the uppermost of the opposite electrode 11 of the actuator 20 is connected by using an adhesive tape T.

前記対向電極11と対向電極12との間、および前記対向電極12と対向電極13との間には電圧eが印加できるようにスイッチSWの制御が行われる。 The control of the switch SW so that the voltage e can be applied is performed between the counter electrode 11 and between the counter electrode 12 and the counter electrode 12 and the counter electrode 13. スイッチSWを通電状態に設定すると、駆動部10を構成する各電極間に駆動電圧eが与えられる。 Setting the switch SW energized, the drive voltage e is applied between the electrodes constituting the driving unit 10. このとき、対向電極11と対向電極12との間の電極間距離、および対向電極12と対向電極13との間の対向電極間距離がそれぞれ狭まる方向に圧縮変形させられる。 At this time, the inter-electrode distance between the counter electrode 11 and the counter electrode 12, and the distance between the electrodes facing each other between the counter electrode 12 and the counter electrode 13 is brought into compressive deformation in a direction narrowing, respectively.

このように、駆動部10を多段に構成すると、対向する一対の対向電極のそれぞれに駆動力を発生させることができる。 Thus, the drive unit 10 when configured in multiple stages, it is possible to generate a driving force to each of the opposing pair of opposing electrodes. このため、より大きな力で作動子20を図示Z1方向に駆動させることが可能であるとともに、ストロークを大きくとることが出来るため作動子による増幅後のストロークも更に大きくすることが出来る。 Therefore, the it is possible to drive the actuator 20 in the Z1 direction at a greater force can be further larger stroke after amplification by operating element because it can take a large stroke.

なお、この実施の形態では、上記第1の実施の形態と同様の作動子20を用いて説明したが、その他の実施の形態に示す作動子を用いた構成であってもよい。 In this embodiment, the first has been described using the same actuator 20 in the embodiment may be configured using the operating element illustrated in other embodiments.
また駆動部10の積層は、三段以上の多段構成であってもよい。 The lamination of the drive unit 10 may be a multi-stage configuration of three or more stages.

図6は、本発明の第6の実施の形態を示す静電アクチュエータの斜視図である。 Figure 6 is a perspective view of an electrostatic actuator of a sixth embodiment of the present invention.
図6に示す静電アクチュエータ6では、1つの駆動部10の周囲に複数の作動子20(個別に20A,20B,20Cおよび20Dを付して示す)が設けられている点が上記各実施の形態と相違している。 In the electrostatic actuator 6 shown in FIG. 6, one of a plurality of actuator 20 around the drive unit 10 (individually 20A, 20B, are denoted with 20C and 20D) that is provided with each of the above form and is different.

この実施の形態では、駆動部10を形成する一方の対向電極11と他方の対向電極12との間に所定の電圧が印加され、これらの電極間距離が狭められると、複数の作動子20A,20B,20Cおよび20Dを同時に駆動させることが可能である。 In this embodiment, a predetermined voltage is applied between one counter electrode 11 and the other opposing electrode 12 forming the driving portion 10, when between the electrodes distance is narrowed, a plurality of actuator 20A, 20B, it is possible to drive the 20C and 20D simultaneously. このため、各作動子の上に駆動対象物を載せることにより、水平姿勢を維持させた状態で前記駆動対象物を上下方向に昇降移動させることができる。 Therefore, by placing the driven object on each operating element can be in a state of being maintained horizontal posture vertically moving the driven object in the vertical direction.

また一方の対向電極11と他方の対向電極12とが対向する4つの縁部のそれぞれに、各作動子20A,20B,20Cおよび20Dの一方の端部(力点側の端部)21をそれぞれ挟み込むことが可能である。 Also in each of the four edges and one of the counter electrode 11 and the other opposing electrode 12 are opposed to sandwich the actuator 20A, 20B, 20C and one end of 20D (the end of the force point side) 21, respectively It is possible. このため、一方の対向電極11と他方の対向電極12との間の絶縁耐圧を高めることができ、確実に短絡の発生を防止できる。 Therefore, it is possible to improve the withstand voltage between one of the opposed electrode 11 and the other opposing electrode 12, it can be prevented reliably short-circuited.

図7は、本発明の第7の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)を示している。 Figure 7 is a cross-sectional view of an electrostatic actuator according to a seventh embodiment of the present invention, (A) an initial state before operation (Nesoberi orientation), indicates (B) the operating state (rising posture) ing.

図7(A)に示すように、第7の実施の形態に示す静電アクチュエータ7では作動子60が、他方の対向電極12に設けられている点が、上記各実施の形態と相違している。 As shown in FIG. 7 (A), the electrostatic actuator 7, actuator 60 is shown in the seventh embodiment is in that a provided on the other of the opposed electrode 12, different from the above embodiments there. なお、駆動部10の構成は、上記第1ないし第5の実施の形態と同じである。 The configuration of the drive unit 10 are the same as in the first to fifth embodiments. あるいは、上記第6の実施の形態と同じ構成としたものであってもよい。 Alternatively, it may be one which is the same structure as the embodiment of the sixth.

作動子60は、力点側となる一方の端部61に、その一部を略U字形状に折り曲げることにより形成された屈曲部63を有しており、他方の端部62は前記一方の対向電極11の表面側に配置されている。 Actuator 60 is at one end 61 to be a power point side has a bent portion 63 formed by bending a part of a substantially U-shape, the other end 62 opposite the one It is arranged on the surface side of the electrode 11. そして作動子60は、前記略U字形状に折り曲げられた一方の端部61が、他方の対向電極12に対して接着テープTなどを用いることにより回動自在に固定されている。 The actuator 60, the generally one end 61 which is bent in a U-shape, is fixed rotatably by using an adhesive tape T against the other opposing electrode 12.

図7(B)に示すように、一対の対向電極11,12間に所定の電圧が与えられると、対向電極間距離dが狭まる。 As shown in FIG. 7 (B), when a predetermined voltage is applied between a pair of opposed electrodes 11 and 12, the counter electrode distance d is narrowed. このとき、対向電極11の端部が、前記一方の端部61を下方(Z2方向)に加圧する。 At this time, the end portion of the counter electrode 11, presses the end 61 of the one downward (Z2 direction). これにより、作動子60が屈曲部63を支点として時計回り方向に回動させられ、他方の端部62が持ち上げられる。 Accordingly, actuator 60 is rotated in the clockwise direction a bent portion 63 as a fulcrum, the other end portion 62 is lifted. これにより、この静電アクチュエータ7においても、作動子60を図示Z1方向に対して大きな変位量で変位させることが可能である。 Thus, also in this electrostatic actuator 7, it is possible to displace a large amount of displacement actuator 60 with respect to the Z1 direction. この点で、作動子60は駆動部10が駆動する時のストローク量を増大させる増幅機能を有する。 In this regard, actuator 60 has an amplifying function of increasing the stroke amount when the driving unit 10 is driven.

上記各実施の形態では、作動子が図示Z1方向に変位する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、変位の方向は図示Z2方向であってもよい。 In each of the above embodiments, although actuator has been described that displacement in the Z1 direction, the present invention is not limited thereto, the direction of displacement may be the Z2 direction. 第1ないし第6の実施の形態において、作動子をZ2方向に変位させるには、力点となる各作動子の一方の端部を他方の対向電極12側に連結させるようにすればよい。 In the embodiment of the first to sixth, in order to displace the actuator in the direction Z2 may be one end of the operating element as a point of force so as to be connected to the other of the opposing electrode 12 side. また第7の実施の形態においては、作動子60の一方の端部61を一方の対向電極11側に連結させればよい。 Also in the seventh embodiment, one end portion 61 of the actuator 60 it is sufficient to connecting to one of the opposing electrode 11 side. すなわち、各作動子は、連結される対向電極によって、その変位する方向を方向付けすることが可能である。 That is, each actuator is the counter electrode connected, it is possible to orient the direction of the displacement.

本発明の第1の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)、 It is a cross-sectional view of an electrostatic actuator of a first embodiment of the present invention, (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture), 第2の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)、 Is a cross-sectional view of an electrostatic actuator according to a second embodiment, (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture), 第3の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)、 Is a cross-sectional view of an electrostatic actuator according to a third embodiment, (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture), 第4の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)、 Is a cross-sectional view of an electrostatic actuator according to a fourth embodiment, (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture), 第5の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図、 Sectional view of an electrostatic actuator according to a fifth embodiment, 第6の実施の形態を示す静電アクチュエータの斜視図、 Perspective view of the electrostatic actuator shown a sixth embodiment, 第7の実施の形態を示す静電アクチュエータの断面図であり、(A)は動作前の初期状態(寝そべり姿勢)、(B)は動作状態(立ち上がり姿勢)、 Is a cross-sectional view of an electrostatic actuator according to a seventh embodiment of, (A) the initial state (Nesoberi posture) before operation, (B) the operating state (rising posture),

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1,2,3,4,5,6,7 静電アクチュエータ10 駆動部11 一方の対向電極12 他方の対向電極13 対向電極14 弾性エラストマ20,30,40,50,60 作動子21,31,41,51,61 力点側となる一方の端部22,32,42,52,62 作用点側となる他方の端部43 屈曲部 1,2,3,4,5,6,7 electrostatic actuator 10 driving unit 11 one of the opposing electrode 12 other opposing electrode 13 counter electrode 14 elastic elastomer 20, 30 actuator 21, 31, 41, 51 and 61 the force point side to become one end 22,32,42,52,62 working point side of the other end portion 43 bent portion

Claims (10)

  1. 弾性エラストマおよび前記弾性エラストマの両面に配置された一対の電極を備えるとともに前記一対の電極間に働く静電力に応じて駆動される駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部のストロークを増幅する作動子と、を有し、 A driving part driven in response to an electrostatic force acting between the pair of electrodes provided with a pair of electrodes disposed on both sides of the elastic elastomer and the elastic elastomer, connected to the driving unit, the stroke of the drive unit an actuating element for amplifying and possess,
    前記作動子が梃子を構成しており、梃子の力点側となる前記作動子の一端が前記駆動部の前記一対の電極の間に設けられ、梃子の作用点側となる前記作動子の他端が前記駆動部の外側に設けられていることを特徴とする静電アクチュエータ。 Wherein and operating element are configured to leverage, one end of the operating element as a lever force point side is provided between the pair of electrodes of the driving unit, the other end of the operating element as a leverage point side an electrostatic actuator, characterized in that There are provided outside of the drive unit.
  2. 前記作動子が円弧状に形成され、該円弧の一端に前記駆動部の駆動力が伝達される請求項1記載の静電アクチュエータ。 The operating element is formed in a circular arc shape, the electrostatic actuator according to claim 1, wherein the driving force of the driving unit on one end of the arc is transferred.
  3. 弾性エラストマおよび前記弾性エラストマの両面に配置された一対の電極を備えるとともに前記一対の電極間に働く静電力に応じて駆動される駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部のストロークを増幅する作動子と、を有し、 A driving part driven in response to an electrostatic force acting between the pair of electrodes provided with a pair of electrodes disposed on both sides of the elastic elastomer and the elastic elastomer, connected to the driving unit, the stroke of the drive unit anda operating element for amplifying,
    前記作動子が円弧状に形成され、該円弧の一端に前記駆動部の駆動力が伝達されることを特徴とする静電アクチュエータ。 An electrostatic actuator in which the operating element is formed in a circular arc shape, the driving force of the driving unit on one end of the arc is characterized in that it is transmitted.
  4. 前記一方の電極と前記作動子の一端とがヒンジまたは接続テープを介して連結されている請求項1 ないし3のいずれかに記載の静電アクチュエータ。 The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3 wherein the one electrode and one end of the operating element is connected via a hinge or connection tape.
  5. 弾性エラストマおよび前記弾性エラストマの両面に配置された一対の電極を備えるとともに前記一対の電極間に働く静電力に応じて駆動される駆動部と、前記駆動部に接続され、前記駆動部のストロークを増幅する作動子と、を有し、 A driving part driven in response to an electrostatic force acting between the pair of electrodes provided with a pair of electrodes disposed on both sides of the elastic elastomer and the elastic elastomer, connected to the driving unit, the stroke of the drive unit anda operating element for amplifying,
    前記一方の電極と前記作動子の一端とがヒンジまたは接続テープを介して連結されていることを特徴とする静電アクチュエータ。 An electrostatic actuator, characterized in that said one electrode and one end of the operating element is connected via a hinge or connection tape.
  6. 前記作動子が絶縁材料で形成されている請求項1 ないし5のいずれかに記載の静電アクチュエータ。 The electrostatic actuator according to any one of 5 to the claims 1 and is formed of an insulating material the operating element.
  7. 前記作動子の一部が前記駆動部の内部に位置し、前記駆動部が駆動された際に前記電極同士が接触することを防ぐ絶縁維持部とされている請求項1 ないし6のいずれかに記載の静電アクチュエータ。 Some of the operating element is located inside the drive unit, in any one of the electrodes of when the driver is driven claims 1 is an insulating holding section to prevent contact 6 the electrostatic actuator according.
  8. 前記作動子が複数設けられている請求項1 ないし7のいずれかに記載の静電アクチュエータ。 The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 7 wherein the operating element is provided with a plurality.
  9. 前記駆動部が多段に重ねられており、下層側の駆動部を形成する電極と上層側の駆動部を形成する電極との間に前記作動子が設けられている請求項1 ないし8のいずれか記載の静電アクチュエータ。 Wherein and drive unit are multi-tiered, any one of the operating element between the electrodes forming the electrode and the upper-side driving section to form the driving portion of the lower side claims 1 provided 8 the electrostatic actuator according.
  10. 前記弾性エラストマが、袋体に封入されたゲル状タイプである請求項1 ないし9のいずれかに記載の静電アクチュエータ。 Said resilient elastomer, electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 9 is a gel type, which is enclosed in the bag.
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